穆艷，王延平

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，a. 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，b. 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌712100）

黃土長(zhǎng)武塬區(qū)蘋果林地水量平衡研究

穆艷1a，王延平1b

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，a. 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，b. 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌712100）

本研究以黃土高原溝壑區(qū)的典型代表長(zhǎng)武塬為研究區(qū)，選取蘋果園生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過測(cè)定土壤蒸發(fā)、植物蒸騰、土壤含水量等水量平衡的各個(gè)組分，以月為時(shí)間尺度，分析初果園（9齡）和盛果園（19齡）林地系統(tǒng)的水量平衡狀況，以期正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)黃土高原大面積種植蘋果經(jīng)濟(jì)林的生態(tài)水文效應(yīng)。結(jié)果表明：1）蘋果林生態(tài)系統(tǒng)蒸散貢獻(xiàn)量由小到大依次為冠層截留、土壤蒸發(fā)和果樹蒸騰，初果園的土壤蒸發(fā)作用大于盛果園，而盛果園的蒸騰作用卻大于初果園；2）土壤蒸發(fā)量及果樹蒸騰量具有先增大后降低的趨勢(shì)，土壤蒸發(fā)較果樹蒸騰最大值出現(xiàn)提早一個(gè)月，土壤蒸發(fā)量6月份出現(xiàn)最大值，果樹蒸騰最大值出現(xiàn)在7月；3）2014年盛果園、初果園5-8月總的平衡項(xiàng)分別為19.2 mm和-36.7 mm，占該時(shí)段降水量的7.9%和15.1%；2015年盛果園5-9月總平衡項(xiàng)為15.7 mm，占該時(shí)段降水量的4.3%，初果園5-9月的平衡項(xiàng)為-0.1 mm。研究結(jié)果可為黃土塬區(qū)農(nóng)田、果園結(jié)構(gòu)調(diào)整和土壤有限水資源的持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

土壤蒸發(fā)；植物蒸騰；土壤含水量；水量平衡；閉合程度

水量平衡是研究植物-土壤-大氣中水分的運(yùn)移規(guī)律、對(duì)水分的輸入和支出進(jìn)行定量分析的過程，分析生態(tài)系統(tǒng)的水量平衡能夠全面的認(rèn)識(shí)水分在生態(tài)系統(tǒng)中的分配情況，揭示水分運(yùn)移過程中各個(gè)形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，從而提高水分利用效率，增加植物生產(chǎn)力[1-2]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，黃土高原渭北旱塬區(qū)農(nóng)作物種植面積減少，傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品種植轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯そ?jīng)濟(jì)蘋果林[3-4]。這一措施緩解并改善了因退耕還林還草政策對(duì)當(dāng)?shù)匕傩战?jīng)濟(jì)收入的影響，進(jìn)而有效地推動(dòng)了退耕還林還草政策的實(shí)施[5]。但土地利用方式的改變是影響水量平衡的重要因素，在不明確蘋果林的蒸散耗水規(guī)律、降水利用效率以及土壤水分生產(chǎn)力的條件下，大面積、高密度發(fā)展蘋果經(jīng)濟(jì)林，必然改變?cè)械乃科胶膺^程，造成黃土高原蘋果園地土壤水分過度消耗并形成土壤干層的嚴(yán)重生態(tài)問題[6-7]。對(duì)黃土旱塬不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤深層水分消耗與水分生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究表明，蘋果樹的大面積種植加快了土壤深層水分消耗，最終會(huì)影響這一區(qū)域的陸地水循環(huán)[8]。因此，針對(duì)目前黃土高原大面積發(fā)展蘋果林種植的現(xiàn)狀，有必要研究該地區(qū)蘋果林的水量平衡過程，分析蘋果林地蒸發(fā)和蒸騰在區(qū)域水分循環(huán)中的功能與規(guī)律，為黃土高原有限水資源條件下蘋果發(fā)展的科學(xué)布局、探索減輕蘋果林地土壤干化危害的技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù)。

本研究以黃土高塬溝壑區(qū)中的典型地區(qū)長(zhǎng)武塬為研究區(qū)域，以月為時(shí)間尺度，研究不同降水年型果園生長(zhǎng)季的蒸散特征，分析水量平衡過程中的各個(gè)分量（降雨量、蒸散量和土壤儲(chǔ)水量）的變化規(guī)律，判別不同林齡蘋果園系統(tǒng)的水量平衡狀況，以期正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)黃土高原大面積種植蘋果經(jīng)濟(jì)林的生態(tài)水文效應(yīng)，為黃土塬區(qū)農(nóng)田、果園結(jié)構(gòu)調(diào)整和土壤有限水資源的持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省咸陽市長(zhǎng)武縣城以西12 km的王東溝小流域（107°40′30″-107°42′30″E，35°12′16″-35°16′00″N），屬于暖溫帶半濕潤(rùn)、大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，為東南暖濕地區(qū)與西北干旱地區(qū)的過渡帶。主要土壤類型是粘黑壚土，母質(zhì)為中壤質(zhì)馬蘭黃土，田間持水量為23%，凋萎含水量為10.6%，地下水埋深50-80 m。最大年降水量為813.2 mm，最小年降水量為369.5 mm，多年平均為584.1 mm，年日照時(shí)數(shù)為2 226.5 h，日照百分率51%，年總輻射為48.4 kJ/cm3，最高氣溫36.9 ℃，最低氣溫-24.9 ℃，年均氣溫9.1 ℃，年積溫2 994 ℃，無霜期171 d。土地利用現(xiàn)狀格局以耕地、果園和草地為主。

2 材料與方法

2.1 樣地選擇

研究樣地選擇9齡（初果園）和19齡（盛果園）紅富士蘋果林地，林內(nèi)地勢(shì)平坦，無灌溉水輸入，進(jìn)行定期病蟲害防治，適時(shí)拉枝剪梢與套袋，清除雜草。蘋果林樣地的基本情況見表1。

表1 研究樣地基本情況Table 1 Characteristics of the studied apple orchard

2.2 土壤貯水量

在初果園、盛果園樣地分別布設(shè)6個(gè)土壤水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)深度600 cm。土壤含水量的測(cè)定采用中子儀（CNC503B），測(cè)定時(shí)間為4月至10月，每月測(cè)定2次（間隔15 d）。土壤含水量的測(cè)定采用機(jī)械分層，0-100 cm土層每10 cm記錄讀數(shù)一次，100-600 cm土層每20 cm記錄讀數(shù)一次，結(jié)合土壤容重（環(huán)刀法測(cè)定），6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均值為該層的土壤含水量。首次測(cè)定時(shí)，對(duì)中子儀進(jìn)行標(biāo)定（標(biāo)定方程為y=0.7879x+0.0002，R2=0.9574）。土壤貯水量采用水層深度△S表示，計(jì)算公式為：

式中：△S為土壤貯水量（cm）；θi為土壤體積含水量（%）；hi為土層厚度（cm）。

2.3 降水量

距試驗(yàn)樣地50 m的自動(dòng)氣象觀測(cè)站，對(duì)降水量（P）實(shí)時(shí)觀測(cè)。

2.4 林冠截持量

林冠截持量（I）通過降雨量減去林地穿透雨量和樹干莖流量計(jì)算。

2.4.1 穿透雨量 在初果園、盛果園樣地內(nèi)分別隨機(jī)布設(shè)10個(gè)鐵質(zhì)不漏水簡(jiǎn)易雨量筒（內(nèi)徑20 cm，高度30 cm）。在單次降水事件結(jié)束后30 min內(nèi)稱量簡(jiǎn)易雨量筒內(nèi)收集的穿透降水量的重量，數(shù)據(jù)處理時(shí)將穿透降雨量的質(zhì)量（g）換算成單位面積上的水量深度（mm）[9]。

2.4.2 樹干莖流量 在初果園、盛果園樣地內(nèi)分別選擇10株標(biāo)準(zhǔn)果樹進(jìn)行樹干莖流量的收集。把橡膠管沿著剖面的直徑縱向剖開，將一分為二的橡膠管，依次呈螺旋狀地纏繞于距離地面50 cm的果樹主干上，為了保證樹干莖流量能夠全部得到收集，使橡膠管在每株果樹主干上至少纏繞2圈，并使橡膠管上沿與樹干接觸處暢開，用玻璃膠密封橡膠管下沿與樹干接觸處，保證下沿不漏水；最后，將橡膠管下端導(dǎo)入細(xì)口承接容器（10 L塑料桶），對(duì)降水過程中沿樹干流下的水量進(jìn)行收集。降水結(jié)束后30 min內(nèi)稱量收集的樹干莖流量重量[10]。

2.5 土壤蒸發(fā)測(cè)量

采用導(dǎo)熱率較小的PVC材料制作的微型蒸發(fā)皿來測(cè)定0-15 cm土壤的蒸發(fā)量[11]。在初果園、盛果園樣地分別隨機(jī)選擇10個(gè)點(diǎn)安裝微型土壤蒸發(fā)皿，于每天早上8:00用精度為0.1 g的電子天平稱重測(cè)量。土壤蒸發(fā)量由兩天的重量差與蒸發(fā)皿的面積之比求得，樣地土壤蒸發(fā)量由10個(gè)蒸發(fā)皿測(cè)得蒸發(fā)量的平均值求得。降雨期間的土壤蒸發(fā)用陰天的最小值代替，每隔3-5 d為蒸發(fā)皿換土一次。土壤蒸發(fā)量測(cè)算公式為：

式中：E為土壤蒸發(fā)量（mm/d），△m為相鄰兩天土壤重量差（g），ρ為水的密度（g/cm3），S'為微型蒸發(fā)皿的面積（cm2）。

2.6 蒸騰量

采用熱擴(kuò)散液流探針法（Thermal Dissipation Probe），通過檢測(cè)插入樹干邊材的一對(duì)有熱電偶的探針溫差來計(jì)算液流速率值[12]。所用植物莖流計(jì)為美國(guó)Dynamax公司生產(chǎn)的插針式FLGS-TDP，探針型號(hào)為TDP-10，長(zhǎng)10 mm，針頭直徑為1.2 mm。試驗(yàn)林地內(nèi)選擇8株標(biāo)準(zhǔn)果樹，用數(shù)據(jù)采集器CR1000（CR1000，Campbell Scientifc，UN）和PC400來調(diào)節(jié)莖流計(jì)的工作電壓和檢測(cè)熱電偶，每60 s獲取一次數(shù)據(jù)并記錄每半小時(shí)的平均值。邊材液流通量FS（L/h）由以下公式得出[13]：

式中：Fs為液流速率（L/h）；As為樹干邊材面積（cm2）；△Tmax為無液流時(shí)加熱探針與參考探針的最大溫差（℃）；△T為瞬時(shí)溫差值（℃）。

式中：T為蘋果林日蒸騰量（mm/d），n為試驗(yàn)樣地蘋果樹株數(shù)，F(xiàn)sd為果樹日蒸騰速率（L/d），S為蘋果林面積（m2），F(xiàn)-S為24 h邊材液流通量均值（L/h）。

2.7 水量平衡原理

將果園地上部分及0-600 cm土壤綜合體看作一完整黑箱，由于研究區(qū)地下水埋深超過50 m，不考慮深層滲露的條件下[14-15]，水量平衡公式為：式中：P為林外降雨量（mm）；ET為總蒸散量（mm），I為林冠截持量（mm），E為土壤蒸發(fā)量（mm），T為植被蒸騰量（mm）；△S為土壤貯水量（mm）；△R為徑流量（mm）。該研究區(qū)土壤地表平坦，且果園定期進(jìn)行除草，土壤表層疏松，水分入滲很快，在試驗(yàn)期間，大部分單次降水強(qiáng)度較小，沒有產(chǎn)生明顯的地表徑流，△R=0。

2.8 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及圖表繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 大氣降水量

研究區(qū)屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，果園的水分補(bǔ)給主要依賴天然降水，該地區(qū)多年平均降水量為584.1 mm，根據(jù)降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)[16]，2014年全年降水量578.8 mm，為平水年，觀測(cè)期間（5-9月）降水量為437.9 mm，占總降水量的75.7%；2015年全年降水量為522.2 mm，為枯水年，觀測(cè)期間（5-9月）降水量為348.4 mm，占全年總降水量的66.7%。2014年和2015年降水出現(xiàn)兩個(gè)集中期，4月、5月和6月為較小的降水高峰期，8月和9月出現(xiàn)較大的降水集中期。2014年5-9月的月降水量依次為29.2 mm、56.0 mm、21.8 mm、135.6 mm和195.3 mm，2015年5-9月的月降水量依次為55.4 mm、93.6 mm、8.2 mm、129.6 mm和61.6 mm，兩年試驗(yàn)期間的月降水量均值依次為42.3 mm、74.8 mm、15.0 mm、132.6 mm和128.5 mm，7月份出現(xiàn)降水“低谷”（圖1）。

圖1 研究區(qū)2014-2015年降水量Fig. 1 Precipitation of the study area in 2014-2015

3.2 蘋果林地蒸散量

蘋果林地各月份的蒸散量變化表明（表2和表3），各月份的蒸散量都存在明顯變化。蒸散強(qiáng)度的高低受氣象條件和果樹生物學(xué)特性的雙重制約，而蒸散發(fā)比值是可以有效反映不同時(shí)期土壤水分散失的主要方式。2014年5-8月降水量為242.6 mm，初果園林地蒸散量為236.8 mm，比該時(shí)段降水量小5.8 mm，果園水分收支平衡；盛果園林地該時(shí)段的蒸散量為291.5 mm，大于降水量，果園水分處于虧缺狀態(tài)；盛果園水分消耗量大于初果園。通過分析試驗(yàn)期間盛果園、初果園冠層截留、棵間蒸發(fā)及果樹蒸騰，發(fā)現(xiàn)果園蒸散貢獻(xiàn)由小到大依次為冠層截留、棵間土壤蒸發(fā)和果樹蒸騰，初果園該三組分與蒸散量的百分比值分別為10.1%、34.8%和55.1%；盛果園中該三組分與蒸散量的比值分別為8.1%、30.3%和61.6%（表2）。結(jié)果顯示，初果園土壤蒸發(fā)對(duì)蒸散的貢獻(xiàn)值大于盛果園，這是由于初果園林窗空隙大，一方面會(huì)增加林內(nèi)穿透雨，增加土壤水分來源，另一方面，林窗空隙增加，導(dǎo)致林下光照時(shí)間和輻射增加，極大地增加土壤蒸發(fā)量；同時(shí)，初果園果樹蒸騰作用小于盛果園，主要是因?yàn)槭⒐麍@果樹枝葉較初果園繁茂，生理生態(tài)需水量強(qiáng)烈，因此出現(xiàn)盛果園果樹蒸騰耗水量較初果園大。

表2 2014年觀測(cè)期蘋果園蒸散與棵間蒸發(fā)Table 2 Evapotranspiration and soil evaporation during the period of experiment in 2014

表3 2015年觀測(cè)期蘋果園蒸散與棵間蒸發(fā)Table 3 Evapotranspiration and soil evaporation during the period of experiment in 2015

2015年5-9月降水量為348.4 mm，初果園和盛果園總蒸散量分別為347.7 mm、350.2 mm，盛果園的水分消耗量略大于初果園。結(jié)果顯示，無論盛果園還是初果園，蒸散貢獻(xiàn)量由小到大依次為冠層截留、棵間土壤蒸發(fā)和果樹蒸騰，初果園和盛果園中該三組分與蒸散量的百分比值分別為7.9%、27.0%、65.1%和12.9%、25.3%、61.8%（表3）。2015年結(jié)果同樣顯示出，初果園的土壤蒸發(fā)作用大于盛果園，而盛果園的植被蒸騰作用大于初果園。

本試驗(yàn)觀測(cè)期主要是5月至9月，觀測(cè)期間土壤蒸發(fā)量及果樹蒸騰量具有先增大后降低的趨勢(shì)，但土壤蒸發(fā)較果樹蒸騰最大值出現(xiàn)的月份早一個(gè)月，土壤蒸發(fā)量6月份出現(xiàn)最大值，而植被蒸騰最大值出現(xiàn)在7月（表3），該現(xiàn)象與氣象條件、果樹生長(zhǎng)狀態(tài)相關(guān)。5月和6月的降水量處在全年降水量的第二集中期，降水補(bǔ)給較充足，同時(shí)氣溫開始升高，果樹枝葉正在開花，葉芽開始生長(zhǎng)，林窗空隙相對(duì)較小，土壤蒸發(fā)作用強(qiáng)烈且增大；但隨著枝葉郁閉程度增大，土壤蒸發(fā)量開始降低，但7月份的大氣溫度相對(duì)較高，土壤蒸發(fā)稍小于6月；8月至9月，果樹葉幕形成，溫度逐漸降低，土壤蒸發(fā)減小量較大。而果樹蒸騰在5月至7月，隨著枝葉生長(zhǎng)及溫度升高，果樹的蒸騰耗水量增加；8月果樹蒸騰量稍低于7月蒸騰量，但蒸騰量仍相對(duì)較高；9月降水事件發(fā)生集中，陰雨天較多，同時(shí)溫度較低，果樹枝葉生長(zhǎng)停止，所以果樹蒸騰作用較弱。

表4 2014年初果園水量平衡（mm）Table 4 The water budget status of apple orchard during growing season in the 9 year orchard（mm）

表5 2014年盛果園水量平衡（mm）Table 5 The water budget status of apple orchard during growing season in the 19 year orchard（mm）

3.3 蘋果林地水量平衡狀況

根據(jù)降水年型劃分，2014年為平水年，觀測(cè)期蘋果園土壤蓄水量變化量較小，表示果樹系統(tǒng)水分的收支相對(duì)平衡；2015年為枯水年，土壤蓄水量變化量均為負(fù)值-15.0 mm和-1.7 mm（表4和表5），觀測(cè)期間土壤水分處于虧缺狀態(tài)。綜合分析土壤儲(chǔ)水量變化與降水量間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)月降水量較大時(shí)，該月的土壤水分出現(xiàn)盈余；反之，則土壤出現(xiàn)虧缺，土壤水分輸入小于水分輸出。

野外試驗(yàn)過程中，一方面由于環(huán)境、技術(shù)及儀器操作等均會(huì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)造成誤差，導(dǎo)致水量平衡產(chǎn)生不閉合現(xiàn)象，即下列表中的平衡項(xiàng)，平衡項(xiàng)越小，說明試驗(yàn)過程中水量平衡閉合程度較好，反之則說明水量平衡方程中各組分的測(cè)算誤差較大。另一方面，本研究忽略了水量平衡方程中的相關(guān)組分，例如地表徑流、土壤水深層滲漏等因素，也可能是導(dǎo)致水量“不平衡”的原因。為明確果園水量平衡閉合情況及誤差大小，比較降水輸入量與蒸散、土壤儲(chǔ)水量變化等各實(shí)測(cè)值進(jìn)行閉合分析，掌握盛果園和初果園的水分轉(zhuǎn)移規(guī)律，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果誤差大小。結(jié)果顯示，2014年盛果園、初果園林地5-8月總的平衡項(xiàng)為19.2 mm和-36.7 mm，占該時(shí)段降水量的7.9%和15.1%；2015年盛果園5-9月總平衡項(xiàng)為15.7 mm，占該時(shí)段降水量的4.3%，初果園5-9月的平衡項(xiàng)為-0.1 mm，果園水量平衡閉合較好，水分收支平衡。

通過對(duì)降水量與平衡項(xiàng)兩者的分析，結(jié)果顯示，降水量較小或者很大時(shí)，水量平衡閉合狀態(tài)均相對(duì)較差，平衡項(xiàng)絕對(duì)值一般較大。2014年觀測(cè)期間，7月份降水量最小，初果園平衡項(xiàng)為-44.1 mm，盛果園平衡項(xiàng)為-30.2 mm，數(shù)值相對(duì)較大；8月降水量較大，為135.6 mm，平衡項(xiàng)達(dá)到81.6 mm（表4和表5）。同樣，2015年觀測(cè)期間，7月份降水量很小，僅為8.2 mm，初果園和盛果園的平衡項(xiàng)分別為-65.4 mm和-74.1 mm，平衡項(xiàng)絕對(duì)值較大；8月份降水量最大，為129.6 mm，初果園和盛果園平衡項(xiàng)分別為53.9 mm和33.5 mm，平衡項(xiàng)絕對(duì)值均較大（表6和表7）。結(jié)果說明，降水量很大或者很小均會(huì)使水量平衡閉合產(chǎn)生較大誤差。

本研究中根據(jù)長(zhǎng)武塬區(qū)氣候典型性及土壤特性的特殊性，采用簡(jiǎn)化的水量平衡方程，忽略了地表徑流、深層滲漏、及深層土壤水分上移而進(jìn)入研究土層等項(xiàng)目，將平衡項(xiàng)看做研究過程中誤差與忽略項(xiàng)的綜合，當(dāng)降水量很小時(shí)，蘋果樹在利用研究土層0-600 cm土壤水分的同時(shí)，由于水分補(bǔ)給量少，果樹根系也會(huì)吸收深層土壤水分，或者深層土壤水分由于上層水分的降低而上移，最終導(dǎo)致水分輸入項(xiàng)增加毛管上升水，水量平衡為負(fù)平衡，且誤差相對(duì)較大；當(dāng)降水很大時(shí)，易產(chǎn)生地表徑流或深層滲漏等，導(dǎo)致平衡項(xiàng)較大。綜上所述，降水量對(duì)水量平衡產(chǎn)生明顯影響。

表6 2015年初果園水量平衡（mm）Table 6 The water budget status of apple orchard during growing season in the 9 year orchard（mm）

表7 2015年盛果園水量平衡（mm）Table 7 The water budget status of apple orchard during growing season in the 19 year orchard（mm）

4 結(jié)論

1）蘋果林地蒸散貢獻(xiàn)量由小到大依次為冠層截留，棵間土壤蒸發(fā)和果樹蒸騰，2014年初果園和盛果園中該三組分與蒸散量的百分比值分別為10.1%、34.8%、55.1%和8.1%、30.3%、61.6%；2015年初果園和盛果園中該三組分與蒸散量的百分比值分別為7.9%、27.0%、65.1%和12.9%、25.3%、61.8%；同時(shí)，初果園的土壤蒸發(fā)作用大于盛果園，而盛果園的植被蒸騰作用卻大于初果園。

2）觀測(cè)期間土壤蒸發(fā)量及果樹蒸騰量具有先增大后降低的趨勢(shì)，土壤蒸發(fā)較果樹蒸騰最大值出現(xiàn)的月份早一個(gè)月，土壤蒸發(fā)量6月份出現(xiàn)最大值，植被蒸騰最大值出現(xiàn)在7月，該變化規(guī)律與環(huán)境及果樹生長(zhǎng)狀態(tài)相關(guān)。

3）通過水量平衡綜合分析，2014年盛果園、初果園5-8月總的平衡項(xiàng)為19.2 mm和-36.7 mm，占該時(shí)段降水量的7.9%和15.1%；2015年盛果園5-9月總平衡項(xiàng)為15.7 mm，占該時(shí)段降水量的4.3%，初果園5-9月的平衡項(xiàng)為-0.1 mm。本研究中根據(jù)長(zhǎng)武塬區(qū)氣候典型性及土壤特性的特殊性，采用簡(jiǎn)化的水量平衡方程，忽略了地表徑流和深層滲漏等因素，在降水量較小或者很大時(shí)，忽略項(xiàng)及試驗(yàn)操作誤差會(huì)使研究果園系統(tǒng)的水量平衡閉合狀態(tài)均較差，平衡項(xiàng)絕對(duì)值較大，即降水量對(duì)水量平衡有明顯影響。

[1] 宋長(zhǎng)青, 等. 土壤學(xué)若干前沿領(lǐng)域研究進(jìn)展[M]. 北京: 商務(wù)印書館, 2016.

Song C Q, et al. Research Progress of Soil Sciences[M]. Beijing: The Commercial Press, 2016.

[2] 宋振偉, 張海林, 黃晶, 等. 京郊地區(qū)主要農(nóng)作物需水特征與農(nóng)田水量平衡分析[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2009, 30(4): 461-465.

Song Z W, Zhang H L, Huang J, et al. Characters of water requirement for main crops and field water balance in Beijing region[J]. Research of Agricultural Modernization, 2009, 30(4): 461-465.

[3] 程立平, 劉文兆, 李志. 黃土塬區(qū)不同土地利用方式下深層土壤水分變化特征[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(8): 1975-1983.

Cheng L P, Liu W Z, Li Z. Soil water in deep layers under different land use patterns on the Loess Tableland[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(8): 1975-1983.

[4] 王延平, 韓明玉, 張林森, 等. 陜西黃土高原蘋果園土壤水分分異特征[J]. 林業(yè)科學(xué), 2013, 49(7): 16-25.

Wang Y P, Han M Y, Zhang L S, et al. Spatial characteristics of soil moisture of apple orchards in the Loess Plateau of Shaanxi Province[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(7): 16-25.

[5] 李玉山. 水土保持治理對(duì)陸地水循環(huán)的影響[J]. 水土保持通報(bào), 2014, 34(5): 封2-3.

Li Y S. Effects on land water cycle of soil and water conservation[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014，34(5): C2-3.

[6] 王石言, 王力, 張靜, 等. 黃土旱塬主要農(nóng)林用地土壤水文特征對(duì)比[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué), 2016, 14(3): 10-18.

Wang S Y, Wang L, Zhang J, et al. Comparison of soil hydrological characteristics for main cropland and orchard in dry highland of the Loess Tableland[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2016, 14(3): 10-18.

[7] 王石言, 王力, 張靜, 等. 黃土塬區(qū)盛果期蘋果園的蒸散特征[J].林業(yè)科學(xué), 2016, 52(1): 128-135.

Wang S Y, Wang L, Zhang J, et al. Evapotranspiration characteristics of apple orchard at peak period of fruiting in Loess Tableland[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(1): 128-135.

[8] 樊軍, 郝明德, 邵明安. 黃土旱塬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤深層水分消耗與水分生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, 20(1): 61-64.

Fan J, Hao M D, Shao M A. Water consumption of deep soil layers and eco-environmental effects of agricultural ecosystem in the Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2004, 20(1): 61-64.

[9] 衛(wèi)三平, 王力, 吳發(fā)啟. 黃土丘陵溝壑區(qū)刺槐林冠的水文特征[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, 32(1): 43-48.

Wei S P, Wang L, Wu F Q. Hydrological properties of canopy of acacia in loess hilly and gully region[J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition), 2008, 32(1): 43-48.

[10] 盧俊峰, 馬欽彥, 劉世海, 等. 北京密云油松人工林林冠降水截留特征研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 27(2): 129-132.

Lu J F, Ma Q Y, Liu S H, et al. Rainfall interception capacity of a Pinus tabulaeformis plantation in Miyun, Beijing[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2005, 27(2): 129-132.

[11] 李王成, 王為, 馮紹元, 等. 不同類型微型蒸發(fā)器測(cè)定土壤蒸發(fā)的田間試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007, 23(10): 6-13.

Li W C, Wang W, Feng S Y, et al. Field experimental study on the measurement of soil evaporation using different types of microlysimeters[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(10): 6-13.

[12] 王華田, 馬履一. 利用熱擴(kuò)散式邊材液流探針測(cè)定樹木整株蒸騰耗水量的研究[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 26(6): 661-667.

Wang H T, Ma L Y. Measurement of whole tree’s water consumption with thermal dissipation sap flow probe[J]. Acta Phytoecologica Sinica, 2002, 26(6): 661-667.

[13] Granier A. Evaluation of transpiration in a Douglas-fr stand by means of sap fow measurements[J]. Tree Physiology, 1987, 3(4): 309-320.

[14] 張義, 謝永生, 郝明德. 黃土溝壑區(qū)王東溝流域蘋果品質(zhì)限制性生態(tài)因子探析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(6): 1184-1190.

Zhang Y, Xie Y S, Hao M D. Limiting ecological factors evaluation of high-quality apple at Wangdonggou Watershed in Loess Gully Region[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(6): 1184-1190.

[15] Cheng L P, Liu W Z. Long term effects of farming system on soil water content and dry soil layer in deep loess profile of Loess Tableland in China[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13(6): 1382-1392.

[16] 張北贏, 徐學(xué)選, 劉文兆, 等. 黃土丘陵溝壑區(qū)不同降水年型下土壤水分動(dòng)態(tài)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 19(6): 1234-1240.

Zhang B Y, Xu X X, Liu W Z, et al. Dynamic changes of soil moisture in loess hilly and gully region under effects of different yearly precipitation patterns[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(6): 1234-1240.

（責(zé)任編輯：王育花）

Study on soil water balance of apple orchards in the Loess Tableland of China

MU Yan1a, WANG Yan-ping1b
（1. Northwest A&F University, a. College of Landscape Architecture and Arts, b. College of Resources and Environment, Yangling, Shaanxi 712100, China

A typical tableland in the Loess Plateau, Changwu plateau, was selected to analyze the soil water balance of apple orchards by measuring various components of water budget such as soil evaporation, plant transpiration, and soil water content. The purpose was to understand and evaluate the eco-hydrological effect of extensive planting of the economic apple forest in the Loess Tableland. The results showed that: 1) the contribution to the evapotranspiration in the apple forestland ranked in the order of canopy interception＜soil evaporation ＜ plant transpiration, and soil evaporation in the young forestland (9 a) was greater than that of the mature forestland (19 a) while plant transpiration of the mature forest was greater than that of the young forestland; 2) soil evaporation and plant transpiration had the tendency of increasing first and then decreasing, and soil evaporation reached the maximum in June while plant transpiration reached the maximum in July; 3) in 2014, the closure error of water balance for the mature and young forestlands from May to August were 19.2 mm and -36.7 mm respectively, accounting for 7.9% and 15.1% of the precipitation during this period; in 2015, the closure error of water balance for the mature forestland from May to September were 15.7 mm, accounting for 4.3% of the precipitation during the period, while the value of the young forest was -0.1 mm. The results would provide theoretical support for the restructuring of farmland and orchard in the Loess Plateau and the sustainable use of limited soil water resources.

soil evaporation; plant transpiration; soil water content; water balance; closure

MU Yan, E-mail: muyanyl@126.com.

S152.7+5

A

1000-0275（2017）01-0161-07

10.13872/j.1000-0275.2016.0148

穆艷, 王延平. 黃土長(zhǎng)武塬區(qū)蘋果林地水量平衡研究[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2017, 38(1): 161-167.

Mu Y, Wang Y P. Study on soil water balance of apple orchards in the Loess Tableland of China[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(1): 161-167.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401613、41571218）；黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（A318009902-1516）。

穆艷（1979-），女，陜西楊凌人，講師，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程和森林經(jīng)理方面的研究，E-mail: muyanyl@126.com。

2016-10-15，接受日期：2016-12-26

Foundation item: National Natural Science Foundation of China (41401613, 41571218); The Open Research Funds from State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture on the Loess Plateau (A318009902-1516).

Received 15 October, 2016;Accepted 26 December, 2016